第三节 全球定位系统及其应用教学设计一等奖

地理组第8周集体备课教学设计

第三节全球定位系统及其应用

1.教学重点：了解全球定位系统的主要组成部分及主要工作原理。

2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。

2.教学流程

导入：gps系统的应用（微信扫一扫街景的应用）

学生自主学习部分

一、全球定位系统

1．概念

全球定位系统，简称GPS，是具有在海、陆、空进行全方位、实时①____________与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

2．组成

GPS由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成，它们具有不同的空间位置、组成和分布特点。

系统

位置

组成和分布

功能

结构

由②______颗工作卫星空间

为全天候的全球定位提供空间

和③____颗

在轨备用星座

可能

卫星组成

收集各⑤______站对GPS卫星的全部观测数据，利用④____个主控站

这些数据计算GPS卫星的轨道和卫星⑥________数据

地面

在每颗卫星运行至上空时，监控

地面

3个注入站

将导航数据及⑦______站系统

的指令注入到卫星

⑧____个监控站

⑨____________卫星上的各种设备的工作、运行情况

用户

包括接收机硬件、系统

⑩______________软件捕获GPS卫星信号，实时(接

用户

等用户设备，硬件由天地计算出⑫____________、收设

线单元和⑪________单速度以及⑬________ 备) 元组成

3．GPS接收机的常见种类

GPS接收机种类很多，按照不同的标准，有不同的分类方法。根据用途可将GPS接收机分成下列类型：

类型

应用

特点

用于运动载体的导航，按具体用途能够实时地给出载体的位置和⑮⑭____ 分为车载型、航海型、航空型和星______；价格便宜，应用广泛

载型

定位精度⑰____，仪器结构复杂；测地型

用于精密⑯____和精密工程测量

价格较贵

利用GPS卫星提供的高精度时间标⑱____ 用于天文台及无线电通讯

准进行授时

二、全球定位系统与定位导航

1．最初设计目的：⑲________目的。

2．精度

21__________级的精度。

(1)静态导航定位：能达到⑳______级甚至○22____米以内的精度。

(2)动态定位：能达到○23________精度。

(3)速度测量：能达到○24________级精度。

(4)时间测量：能达到○3．应用领域

25________________________，以及○26______________________________等目前GPS已在○27______的微小移动，从而帮助预报○28部门和行业得到广泛应用。科学家用它来监测○29______、○30______结合，可以为资源调查、工程管理、精细农业服__________。GPS与○务等。

教师讲解部分

1.

GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分—GPS星座;地面控制部分—地面监控系统; 用户设备部分—GPS 信号接收机。（拓展卫星发射基地的条件，卫星回收地选址）

2.

GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。

3.

Gps应用

精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中

工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量

勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到

导航：

武器导航：精确制导导弹、巡航导弹

车辆导航：车辆调度、监控系统

船舶导航：远洋导航、港口/内河引水

飞机导航：航线导航、进场着陆控制

定位：

车辆防盗系统

手机，PDA，PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统

儿童及特殊人群的防走失系统

农业勘测

探究点一

全球定位系统的组成、特点、应用原理

【探究材料】

1．GPS系统共有24颗在轨卫星，相邻两个GPS星座卫星轨道之间的夹角为________度。

2．每个卫星轨道上各有________颗卫星，两两相隔约为________度。

3．全球定位系统有哪几部分构成？

4．全球定位系统的特点是什么？

探究点二

全球定位系统与定位导航

【探究材料】

材料一

浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马其诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。这时德军离港口仅10英里。但在5月24日中午，希特勒却下令部队停止前进，直到5月26日下午才取消命令又继续前进。利用这两天时间，联军在沙滩上布置好环形防线，掩护撤退。……从26日到31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。到4日上午，联军共撤出34.6万人，他们就是后来诺曼底登陆时作战的主力。有人说是浓雾创造了奇迹，因为这不是一次普通的撤退，撤出的是整个英国的未来！

材料二

据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。

材料三

在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。

1．材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美国的轰炸产生影响？

2．在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行组织救援的？

【考例探究2】

联系遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)有关知识，回答下列问题。

(1)上海某出租车公司在中心调度系统中快速查询本公司出租车的位置信息，所采用的技术是(

) A．RS

B．GIS C．RS和GPS

D．GIS和GPS (2)在分析20世纪90年代以来上海市远红外遥感图像时，发现外环线周边地区的红色块状区域面积越来越小，而蓝灰色区域面积越来越大。据此可以判断，该地区________用地面积在缩小，而________用地面积在扩大。

(3)根据3颗卫星提供的资料，运用数学原理就可以计算出地面静止物体的位置。如下图所示，有4颗卫星提供资料，除可进一步提高定位的精准度外，还可迅速计算出________物体的空间位置。

(4)下列选项中，可以应用“3S”技术的有(多选)(

) A．导弹发射的精确制导

B．珠穆朗玛峰高程的精确测量

C．人口出生率、死亡率的统计

D．人口密度与商业网点布局的相关分析

作业：分层作业十三

第四节 数字地球

1.

教学重点：了解数字地球的概念

了解数字地球提出的背景和关键技术

理解数字地球与GIS、GPS、RS之间的关系。

2.

教学流程：

导入：回顾之前学过的3S技术

学生自主学习部分

一、数字地球的含义

1．含义：数字地球是__________的地球——地球的____________。

2．制作：将地球上每一点的信息，按照地球的____________加以整理，然后构成一个全球的信息模型。

3．优点：可以________、________地了解地球上的任何一点、任何方面的信息。

4．核心：用______的手段来处理整个地球的________等方面的问题，最大限度地利用________，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。

5．关键技术

(1)________________与高速网络技术

(2)高分辨率卫星遥感技术：提供最基本的__________数据

(3)________技术：构成数字地球的空间核心技术

(4)空间数据基础设施：空间数据管理体系、空间数据交换网、____________________

等

(5)大容量数据________ 技术

(6)可视化和____________技术

(7)高性能________ 能力

二、数字地球与我们的生活

1．利用数字地球的数据可掌握各地的______状况，有助于恰当部署________打击犯罪。

2．可模拟环境变化对濒危物种的影响，以便于采取有效措施保护______________。

3．掌握作物病虫害及其生长情况，科学__________、________，可以提高作物________。

4．学者们可以利用数字地球开展____________。【来

教师讲解部分

1．数字地球

(1)概念：是指数字化的地球，即把整个地球信息进行⑯数字化后，由⑰计算机网络来管理的技术系统。

(2)作用：将不同空间、时间的自然、人文的大量信息进行整合，进行⑱立体的、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和试验基地。

2.数字地球涉及的关键技术：

信息高速公路与高速网络技术

高分辨率卫星遥感技术

GIS技术

大容量数据存储技术

可视化和虚拟现实技术

高性能计算能力

课堂训练（ppt展示）

在未来的农业生产中，依托于地理信息技术，农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。依据图文资料，完成4～5题。

4．这一过程中，依次使用的技术是(

) A．GPS—RS—GIS B．RS—GPS—GIS C．GIS—RS—GPS D．RS—GIS—GPS 5．土地利用信息数据库在数字城市规划中不能用于(

) A．分析应急避难场所数量

B．确定市区停车场的规模

C．决策公交线路合理布局

D．统计城市流动人口数量

[基础过关] 下图为2013年9月19日19号台风“‘天兔’移动路径示意图”，据此回答1～3题。

1．台风卫星云图的获得用到的关键技术是(

) A．RS B．GPS C．GIS D．数字地球

2．台风路径的预测用到的关键技术是(

) A．RS B．GPS C．GIS D．数字地球

3．台风过境后，农作物受损状况的实时观测用到的关

键技术是(

) A．RS B．GPS C．GIS D．数字地球

4．GIS即地理信息系统，在国民经济中的运用十分广泛，下图所示GIS数据库最有可能用来进行(

)

A．城市绿地覆盖面积调查

B．草地病虫害调查

C．土壤侵蚀调查

D．森林火灾调查

精确农业是由信息技术支持的，根据空间变异定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的重要途径。读“精确农业系统工作示意图”，回答5～7题。

5．精确农业决策支持系统所采用的地理信息技术是(

) A．GPS B．GIS C．RS D．数字地球

6．为了制作农田的产量电子图，需要获取田间作物生长情况和产量的空间分布信息，所采用的地理信息技术是(

) A．GPS B．GIS C．RS D．数字地球

7．根据肥力电子图对农田进行精确施肥，需要借助的技术是(

) A．GPS B．GIS C．RS D．数字地球

8．深圳某中学研究性学习小组搜集有关南极科考与3S技术的材料，开展研究性学习。阅读材料，回答问题。

材料一

2013年4月9日，中国第29次南极科学考察队历时156天，航程近3万海里，创下了中国南极考察史上的多个第一，圆满完成53项科考和后勤保障项目，乘坐“雪龙”号极地考察船凯旋。国家海洋局局长刘赐贵、上海市副市长姜平、国家海洋局副局长陈连增等领导亲临上海中国极地考察国内基地码头迎接。

材料二

在南极中山站前使用探测仪器的科考队员。

(1)南极科考队为安装大型望远镜设备选址并准备场地，应用的地理信息技术是___________；考察队员监测南极冰川和海岸线变化要利用到的地理信息技术是________。

(2)“数字南极”的构建是我国南极科考的重要任务。对“数字南极”利用，叙述错误的是(

) A．方便查阅南极地区的三维地图及地图信息

B．可以对附近地区冰川、海岸线的变化进行观察分析

C．为防止极冰融化提供治理的技术

D．对地物相关信息的分析采用数字化处理

(3)利用地理信息技术在对南极地区进行勘探研究中，除了上述应用外，还有哪些用途？试举两例。

作业：分层作业12 基础训练第四节当堂达标